Quels sont les principes, les caractéristiques et les applications industrielles du MEMS IMU?

1. Vue d' ensemble

Une IMU MEMS (Micro-Electro-Mechanical System Inertial Measurement Unit) est un dispositif de détection de l'inertie miniature au niveau de la puce qui intègre des gyroscopes MEMS de haute précision et des accéléromètres MEMS.En tant que matériel de perception de base de presque tous les équipements sans pilote et intelligents, l'IMU MEMS est responsable de la collecte en temps réel des données de vitesse angulaire et d'accélération sur trois axes, qui est la source de données originale pour la résolution de l'attitude,Traçage du mouvement et calcul de la navigation par inertie.

À la différence des capteurs mécaniques traditionnels encombrants et des gyroscopes à fibre optique coûteux, les MEMS IMU adoptent une technologie de fabrication de semi-conducteurs microélectromécaniques, ce qui permet depoids légerAvec un étalonnage itératif continu et l'optimisation des algorithmes, les IMU MEMS modernes de qualité industrielle ont atteint des performances de dérive extrêmement stables.devenant l'unité de détection inertielle la plus utilisée dans les drones civils, les véhicules intelligents, les robots et les équipements industriels intelligents.

2Composition interne et principe de fonctionnement

2.1 Structure de détection à double cœur

Une IMU MEMS complète se compose de deux composants de détection de base: un gyroscope MEMS et un accéléromètre MEMS. Chacun capte indépendamment différentes quantités physiques de mouvement,et constituent ensemble un système complet de perception inertielle à six axes.

Gyroscope MEMS: Utilisé pour mesurer la vitesse angulaire de rotation du porte-avions. Il détecte la vitesse de rotation autour des axes X, Y et Z en temps réel, et reflète les changements dynamiques de roulement, d'envergure et de basculement.Il est le dispositif de base pour juger la déviation d'attitude, l'état du volant et la stabilité de vol.

Accéléromètre MEMS: Utilisé pour mesurer l'accélération linéaire et l'accélération gravitationnelle. Il peut percevoir l'angle d'inclinaison statique du porteur, l'accélération dynamique, la décélération et les changements de vibration,fournissant des données de base pour la correction horizontale et le jugement de mouvement.

2.2 Mécanisme de travail de base

Basé sur le principe mécanique de micro-vibration, la micro-structure interne de la puce MEMS produit de minuscules changements de capacité lorsque le support se déplace ou tourne.amplificationPour la démodulation et la compensation de température, la puce convertit les modifications micro-mécaniques en sortie de données numériques standard.

Sans dépendre d'une vision externe, d'un radar ou d'un signal satellite, l'IMU MEMS peut produire des données inertielles à haute fréquence de manière totalement autonome, réalisant toutes les conditions météorologiques,Surveillance de l'état de mouvement dans le scénario complet.

3Technologie d'optimisation de qualité industrielle

Les capteurs MEMS de qualité grand public souffrent d'une forte dérive de température, d'une faible stabilité et d'un bruit de vibration sévère.Notre IMU MEMS de qualité industrielle adopte un étalonnage complet et une optimisation des algorithmes pour éliminer les défauts inhérents aux puces MEMS ordinaires:

• Étalonnage à pleine plage de température: compense la dérive de biais zéro sous des variations de température élevées et basses pour assurer une production stable dans des environnements de travail extrêmes.
• Algorithme de filtrage dynamique des vibrations: Filtre le bruit des vibrations mécaniques à haute fréquence générées par les moteurs, les rotors et les chocs des véhicules.
• Correction de biais zéro de haute précision: Supprime les erreurs cumulatives à long terme et améliore la stabilité de la résolution des attitudes.
• Sortie de données à large bande passante: Prend en charge une réponse dynamique rapide pour les manœuvres à grande vitesse et les changements d'attitude fréquents.

4Les principaux avantages de l'IMU MEMS industriel

• Ultra-miniature et légèreConception intégrée au niveau de la puce, adaptée aux petits drones, robots et appareils portables avec des limites strictes d'espace et de charge.
• Faible consommation d'énergieAdapte aux terminaux mobiles intelligents alimentés par batterie, ce qui prolonge considérablement la durée de fonctionnement de l'équipement.
• Une forte adaptabilité à l'environnementRésistant aux chocs, aux vibrations et aux fluctuations de température, adapté aux scénarios d'exploitation industriels, montés sur véhicule, aéroportés et sur le terrain.
• Des performances à coût élevé et produites en sérieComparé aux dispositifs inertiels FOG et laser, l'IMU MEMS prend en charge le déploiement de lots à grande échelle sans limiter l'itération de l'équipement et la production en volume.
• Réaction dynamique à haute fréquenceCapture en temps réel les changements rapides d'attitude, assurant un contrôle stable des équipements sans pilote à haute dynamique.

5Différences entre IMU MEMS, navigation intégrée MEMS et FOG

MEMS IMUest lematériel de détection original, produisant uniquement des données de vitesse angulaire et d'accélération.

Système de navigation intégré MEMSest unsystème développé secondairebasé sur l'UMI, fusionné avec le GNSS et des algorithmes pour la sortie d'attitude, de vitesse et de position.

Navigation par inertie par fibre optique FOGest un dispositif de détection optique haut de gamme à très faible dérive, utilisé pour des scénarios aérospatiaux et marins de haute précision,tandis que MEMS IMU se concentre sur les scénarios d'équipement intelligent à grande échelle industriel et civil.

6. Larges scénarios d'application

• Contrôle de vol des drones: Fournit des données d'attitude de base pour les drones d'inspection, d'arpentage, de logistique et agricoles.
• La conduite intelligente et les robots: Prend en charge l'AGV, l'AMR, le positionnement autonome des véhicules à basse vitesse et la stabilisation de l'attitude.
• Équipement de stabilisation et de surveillance: Élimine la frénésie et réalise une sortie d'image stable pour les cardans du véhicule et aéroportés.
• Surveillance des machines d'ingénierie: réalise la détection de l'inclinaison, l'avertissement anti-retour et la surveillance dynamique de l'attitude.
• Surveillance et cartographie portables: fournit une prise en charge des données inertielles à haute fréquence pour les équipements mobiles de numérisation 3D et de collecte de champ.

7. Résumé

En tant qu'unité de détection inertielle la plus fondamentale et la plus utilisée dans l'industrie des équipements intelligents, l'IMU MEMS assume la tâche principale de la perception du mouvement du porteur.faible consommation d'énergie et haute stabilité industrielle, il pose les bases matérielles de la conduite sans pilote, des robots intelligents et des équipements économiques à basse altitude.L'IMU MEMS peut être mis à niveau pour devenir un système de navigation intégré de haute performance, couvrant presque tous les scénarios d'application de la navigation par inertie civile et industrielle.